臥式鏜床鏜孔產(chǎn)生倒錐孔的原因分析及解決方法

朱寶民，葉文俊，胡映秋，谷勇

(沈機(jī)集團(tuán)昆明機(jī)床股份有限公司，云南昆明 650203)

臥式鏜床是用于點(diǎn)位和直線切削加工的精密設(shè)備，具有粗、精加工的工藝機(jī)能。主要用于加工大、中型零件，特別適宜工序較多形狀復(fù)雜的箱體類零件的鉆孔、鏜孔、鉸孔及平面加工，還能完成車外圓柱面、切孔內(nèi)環(huán)形槽及利用絲錐加工公、英制螺紋等工作，也可用來(lái)對(duì)工件進(jìn)行坐標(biāo)測(cè)量、劃線等工作。如再配備一定數(shù)量的附件，還可進(jìn)一步擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍［1］。

臥式鏜床使用一段時(shí)間后，在主軸懸伸500 mm鏜削加工深孔時(shí)，出現(xiàn)倒錐孔(俗稱倒喇叭)現(xiàn)象，造成加工零件不合格而報(bào)廢。臥式鏜床加工的零件大多都是關(guān)鍵零件，一旦報(bào)廢損失巨大，所以這個(gè)問(wèn)題必須解決。經(jīng)過(guò)多次檢測(cè)、分析，找出了鏜孔產(chǎn)生倒錐孔的原因，針對(duì)各種原因，總結(jié)出解決方法。這些方法既能盡快恢復(fù)機(jī)床的幾何精度，又能保證機(jī)床的加工精度。

1 產(chǎn)生倒錐孔現(xiàn)象

圖1 倒錐孔現(xiàn)象示意圖

臥式鏜床主軸懸伸500 mm，移動(dòng)鏜軸或工作臺(tái)由右向左鏜孔加工時(shí)，產(chǎn)生倒錐孔現(xiàn)象，如圖1 所示。從鏜孔后尺寸來(lái)看，進(jìn)口處屬合格尺寸，隨著往后延伸，孔徑尺寸變大，500 mm 處孔徑達(dá)，與進(jìn)口處相差0.18 mm，出現(xiàn)進(jìn)口尺寸與出口尺寸差別大，形成倒錐孔現(xiàn)象，導(dǎo)致工件報(bào)廢［2］。

2 產(chǎn)生倒錐孔原因分析

2.1 鏜軸母線的直線度

機(jī)床檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:鏜軸伸出500 mm，測(cè)量鏜軸正、側(cè)母線直線度允差為0.02 mm。機(jī)床使用多年后，在工作臺(tái)鎖緊狀態(tài)下，移動(dòng)鏜軸鏜削內(nèi)孔時(shí)，出現(xiàn)倒錐孔現(xiàn)象。對(duì)多臺(tái)出現(xiàn)倒錐孔現(xiàn)象機(jī)床的鏜軸垂直、水平直線度進(jìn)行檢測(cè)(圖2)，將鏜軸伸長(zhǎng)500 mm，測(cè)量鏜軸垂直母線直線度為0.08～0.15 mm，鏜軸水平方向直線度為0.08～0.015 mm。從分析多次測(cè)量的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn):導(dǎo)致鏜孔時(shí)產(chǎn)生倒錐孔的主要原因是鏜軸的垂直、水平直線度超過(guò)了機(jī)床檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

圖2 鏜軸垂直、水平方向直線度檢測(cè)示意圖

影響鏜軸垂直、水平方向直線度的因素如下［3］:

(1)鏜軸與空心軸的配合間隙。在加工過(guò)程中，鏜軸外圓與空心軸內(nèi)孔配磨后配合間隙過(guò)大，導(dǎo)致鏜軸直線度誤差加大;空心軸外圓與軸承配磨后配合間隙過(guò)大，導(dǎo)致鏜軸垂直、水平方向直線度累積誤差加大。

(2)主軸軸承的預(yù)緊力。在機(jī)床使用多年后，軸承出現(xiàn)松動(dòng)，軸承的預(yù)緊力變小，軸承游隙沒(méi)有完全消除，導(dǎo)致鏜軸的垂直、水平方向直線度誤差加大。

(3)立柱正、側(cè)方向與床身導(dǎo)軌面的垂直度。在裝配過(guò)程中，立柱正、側(cè)方向與床身導(dǎo)軌面的垂直度超差，對(duì)鏜軸的垂直、水平方向直線度誤差有較大影響，分別如圖3、圖4 所示。

圖3 立柱正向與床身導(dǎo)軌面的垂直度影響鏜軸垂直方向的直線度

圖4 立柱側(cè)向與床身導(dǎo)軌面的垂直度影響鏜軸水平方向的直線度

(4)主軸箱與立柱的裝配精度。立柱導(dǎo)軌面與主軸箱在裝配時(shí)要求調(diào)整壓板與立柱導(dǎo)軌面間隙為0.03 mm，如間隙太大，主軸箱產(chǎn)生傾斜，導(dǎo)致鏜軸垂直、水平方向直線度超差，如圖5 所示。

圖5 主軸箱壓板間隙影響鏜軸的直線度

(5)機(jī)床使用時(shí)，經(jīng)常重切削加工，多年后會(huì)使立柱導(dǎo)軌面與床身導(dǎo)軌面的平面度發(fā)生變化，主軸箱壓板與立柱導(dǎo)軌面間隙加大，導(dǎo)致鏜軸水平方向的直線度超差［4］。

2.2 工作臺(tái)移動(dòng)的直線度誤差

檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求:工作臺(tái)移動(dòng)的直線度允差0.02 mm/1 000 mm。在鏜軸鎖緊狀態(tài)下，移動(dòng)工作臺(tái)鏜削孔徑時(shí)，出現(xiàn)倒錐孔現(xiàn)象。

經(jīng)檢查下拖板出現(xiàn)左、右擺動(dòng) (俗稱“龍擺尾”)，導(dǎo)致鏜孔時(shí)產(chǎn)生倒錐孔現(xiàn)象。床身導(dǎo)軌兩內(nèi)側(cè)面與下拖板接合面一邊為90°導(dǎo)向面、一邊為鑲條面，鑲條面與工作臺(tái)配合間隙標(biāo)準(zhǔn)要求為0.03 mm。檢查實(shí)測(cè)下拖板鑲條面的配合間隙為0.15～0.20 mm，已經(jīng)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)要求。產(chǎn)生下拖板鑲條面配合間隙過(guò)大的原因:(1)裝配過(guò)程中鑲條沒(méi)壓緊;(2)長(zhǎng)期使用后鑲條磨損，出現(xiàn)間隙。如圖6所示。

圖6 鑲條間隙過(guò)大影響工作臺(tái)移動(dòng)的直線度

總之，導(dǎo)致鏜削加工內(nèi)孔產(chǎn)生倒錐孔的主要原因是機(jī)床鏜軸的直線度誤差和工作臺(tái)移動(dòng)的直線度誤差。如果解決了鏜軸直線度誤差及工作臺(tái)移動(dòng)的直線度誤差超差問(wèn)題，也就解決了鏜孔產(chǎn)生倒錐孔的問(wèn)題。下面逐一講述解決方法。

3 解決出現(xiàn)倒錐孔的方法

3.1 鏜軸母線的直線度

(1)鏜軸與空心軸的配合間隙。鏜軸與空心軸的配合間隙要求為0.007～0.013 mm，在加工過(guò)程中應(yīng)該保證。如檢查配合間隙超過(guò)0.013 mm，需要更換新的鏜軸與空心軸相配，保證二者的配合要求，才能確保鏜軸母線的直線度要求。

在加工過(guò)程中，空心軸外圓與軸承內(nèi)孔配合間隙應(yīng)控制在技術(shù)要求范圍內(nèi)，如出現(xiàn)配合間隙較大的，應(yīng)重新選配軸承或者重新配新的空心軸。

(2)主軸軸承的預(yù)緊力。檢查主軸軸承松緊，用力矩扳手上緊前、后螺母，消除軸承游隙，保證鏜軸移動(dòng)自如，如圖7 所示。如果螺母上得太緊，因前、后軸承都是錐度軸承，而且空心軸壁較薄，單面僅有15 mm，會(huì)使空心軸及鋼套變形，軸承發(fā)熱較快，溫升過(guò)高，造成鏜軸與空心軸產(chǎn)生過(guò)盈抱死，嚴(yán)重時(shí)不但影響機(jī)床正常使用，還會(huì)使鏜軸、空心軸成套報(bào)廢，造成重大損失。

圖7 鏜軸結(jié)構(gòu)示意圖

(3)立柱正、側(cè)向與床身導(dǎo)軌面的垂直度。首先調(diào)整機(jī)床床身水平在標(biāo)準(zhǔn)要求內(nèi)，然后以床身導(dǎo)軌為基準(zhǔn)，檢查鏜軸垂直方向直線度情況。如果直線度數(shù)值大，說(shuō)明立柱出現(xiàn)垂直方向傾斜。通常采用測(cè)準(zhǔn)數(shù)據(jù)后，用高精度鏜床對(duì)立柱底面進(jìn)行車削，使立柱垂直方向傾斜達(dá)到要求，保證鏜軸垂直方向直線度達(dá)到要求。

立柱與床身偏斜后，使鏜軸水平方向側(cè)母線出現(xiàn)偏移。解決辦法:松開立柱固定螺釘，拆出定位銷，將立柱校正，移動(dòng)工作臺(tái)拖板檢查鏜軸側(cè)母線直線度在0.02 mm 內(nèi)，重配定位銷，壓緊固定螺釘。如此來(lái)校正鏜軸水平方向側(cè)母線的直線度。

(4)主軸箱與立柱的裝配精度。檢查中若發(fā)現(xiàn)主軸箱壓板與立柱導(dǎo)軌面配合間隙過(guò)大，則拆下壓板，根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行配磨;然后用塞尺檢查，保證立柱與主軸箱壓板間隙在0.03 mm 以內(nèi)，搖手柄檢查主軸箱上、下移動(dòng)靈活自如，確保鏜軸水平方向直線度誤差。

3.2 工作臺(tái)移動(dòng)的直線度誤差

重新配鏟床身導(dǎo)軌側(cè)面與下拖板接觸面處鑲條，涂色檢查鑲條與床身導(dǎo)軌面的接觸面積，要求不少于85%;用塞尺檢查，保證鑲條與床身導(dǎo)軌面的間隙在0.02～0.04 mm 內(nèi)，消除因二者配合間隙過(guò)大，造成工作臺(tái)下拖板左、右擺動(dòng)，鏜孔出現(xiàn)倒錐度情況。如果鑲條磨損嚴(yán)重，已經(jīng)沒(méi)有調(diào)整余量，則重新更換鑲條、配鏟鑲條接觸面，保證其接觸面積和配合間隙要求，確保工作臺(tái)移動(dòng)的直線度要求，這樣就能消除鏜孔出現(xiàn)倒錐孔情況。

4 結(jié)束語(yǔ)

在使用臥式鏜床過(guò)程中，機(jī)床加工零件出現(xiàn)倒錐度現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)先對(duì)機(jī)床各項(xiàng)精度進(jìn)行復(fù)檢，檢測(cè)出各項(xiàng)精度的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，然后使用上述方法逐一消除，并鏜孔驗(yàn)證孔徑是否達(dá)到圖紙要求，使機(jī)床恢復(fù)出廠時(shí)的精度，確保機(jī)床的正常使用。上述方法通過(guò)實(shí)際驗(yàn)證，效果顯著，具有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義，可推廣到同類型的刨臺(tái)式銑鏜床、落地式鏜銑鏜床上，也可用于新機(jī)床的裝配調(diào)試，從源頭避免該類問(wèn)題的發(fā)生。

［1］戴曙.金屬切削機(jī)床［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

［2］濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)［M］.北京:高等教育出版社，2006.

［3］焦士仲.金屬切削原理［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1991.

［4］韓秋實(shí)，王紅軍.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1991.